1、化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)報(bào)告化學(xué)測量與計(jì)算實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)名稱： 離心泵性能的測定 學(xué)生姓名： 學(xué)號： 院 （系）： 年級： 級 班指導(dǎo)教師： 研究生助教： 實(shí)驗(yàn)日期： 2017.06.01 交報(bào)告日期： 2017.06.08一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.熟悉離心泵的操作方法；2.掌握離心泵特性曲線和管路特性曲線的測定方法、表示方法，加深對離心泵性能的了解；二、實(shí)驗(yàn)原理離心泵是應(yīng)用最廣泛的液體輸送機(jī)械，主要性能包括流量、揚(yáng)程、軸功率、有效功率、效率、轉(zhuǎn)速等。每臺離心泵都有自己的特性曲線，而泵使用時(shí)，又總是安裝與某一特定的管路之中，因此管路也有特性曲線。（一）離心泵特性曲線離心泵是最常見的液體輸送設(shè)備。在一定的型號和轉(zhuǎn)速

2、下，離心泵的揚(yáng)程H、軸功率N、及效率 均隨流量Q而改變。通常通過實(shí)驗(yàn)測出 H-Q、N-Q及-Q 關(guān)系，并用曲線表示出來，稱為特性曲線。特性曲線是確定泵的適宜操作條件和選用泵的重要依據(jù)。泵特性曲線的具體測定方法如下：1.H的測定：在泵的吸入口（1）和壓出口（2）之間列伯努利方程 Z1+P1g+u122g+H=Z2+P2g+u222g+Hf1-2 H= Z2-Z1+P2-P1g+u22-u122g+Hf1-2 式中，Hf1-2 為泵的吸入口和壓出口之間管路內(nèi)的流體流動阻力（不包括泵體內(nèi)部的流動阻力所引起的壓頭損失），當(dāng)所選的兩截面很接近泵體時(shí)，與伯努利方程中其他項(xiàng)比較，Hf1-2 值很小，故可忽略

3、。于是上式變?yōu)椋篐= Z2-Z1+P2-P1g+u22-u122g將測得的 Z2-Z1 和 P2-P1 的值以及計(jì)算所得的 u1，u2 代入上式即可求得 H 的值。2. N的測定功率表測得的功率為電動機(jī)的輸入功率。電動機(jī)的輸出功率 = 電動機(jī)的輸入功率 × 電動機(jī)的效率。由于泵是由電動機(jī)直接帶動，傳動效率可視為1.0，所以電動機(jī)的輸出功率等于泵的軸動功率。即：泵的功率 N=電動機(jī)的輸出功率=功率表讀數(shù)×電動機(jī)效率，kW。3. 的測定 =NeN，其中 Ne=HQg1000=HQ102 kW式中， 為泵的功率；N 為泵的軸功率，kW；Ne 為泵的有效功率，kW；H 為泵的壓頭，

4、 m ；Q 為泵的流量，m3s；為水的密度，kgm3。（二）管路特性曲線當(dāng)離心泵安裝在特定的管路系統(tǒng)中工作時(shí)，實(shí)際的工作壓頭和流量不僅與離心泵的性能有關(guān)，還與管路特性有關(guān)，也就是說，在輸送液體的過程中，泵和管路二者是相互制約的。在一定的管路上，泵所提供的壓頭和流量必然與管路所需的壓頭和流量一致。若將泵的特性曲線與管路特性曲線繪在同一坐標(biāo)圖上，兩曲線交點(diǎn)即為泵在該管路的工作點(diǎn)。因此，可通過改變泵的轉(zhuǎn)速來改變泵的特性曲線，從而得出管路特性曲線。泵的壓頭 H 計(jì)算同上。三、實(shí)驗(yàn)裝置與設(shè)備主要參數(shù)1. 實(shí)驗(yàn)裝置：流量用轉(zhuǎn)子流量計(jì)或標(biāo)準(zhǔn)渦旋流量計(jì)測量。泵的入口真空度和出口壓強(qiáng)用真空表和壓強(qiáng)表來測量。電動

5、機(jī)輸入功率用功率表來測量。2. 設(shè)備主要參數(shù)：兩取壓口垂直高度差（mm）320.0電機(jī)功率65%離心泵入口管徑（mm）33.4揚(yáng)程（m）25離心泵出口管徑（mm）20.4流量（m3h）6離心泵型號BL-6渦輪流量計(jì)儀表系數(shù)（次/升）77.4圖2-1 流體綜合設(shè)備流程圖3.設(shè)備流程圖1.水箱；2.水泵；3.入口真空表；4.出口壓力表；5、16.緩沖罐；6、14.測局部阻力近端閥；7、15.測局部阻力遠(yuǎn)端閥；8、17.粗糙管測壓閥；9、21.光滑管測壓閥；10.局部阻力閥；11.文丘里流量計(jì)；12.壓力傳感器；13.渦流流量計(jì)；18.閥門；20.粗糙管閥；22.小流量計(jì)；23.大流量計(jì)；24.閥門

6、；25.水箱放水閥；26.倒U型管放空閥；27.倒U型管；28、30. 倒U型管排水閥；29、31. 倒U型管平衡閥四、實(shí)驗(yàn)方法1.按下電源的綠色按鈕，通電預(yù)熱數(shù)字顯示儀表，啟動離心泵之前，必須檢查所有流量調(diào)節(jié)閥是否關(guān)閉。2.按下變頻器的啟動按鈕，啟動離心泵。調(diào)節(jié)流量，從流量為零至最大或流量從最大到零，測取 1012 組數(shù)據(jù)（同時(shí)測量泵入口真空度、泵出口壓強(qiáng)、流量計(jì)讀數(shù)、功率表讀數(shù)），并記錄水溫。3.測定管路特性曲線時(shí)，先置流量調(diào)節(jié)閥為某一狀態(tài)（使系統(tǒng)流量為某一固定值）。4.調(diào)節(jié)離心泵電機(jī)頻率，使管路特性改變，調(diào)節(jié)范圍（50-20 Hz）, 測取 1012 組數(shù)據(jù)（同時(shí)測量泵入口真空度、泵出口

7、壓強(qiáng)、流量計(jì)讀數(shù)、功率表讀數(shù)），并記錄水溫。5. 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥，切斷電源。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理（一）離心泵特性曲線1.將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)整理結(jié)果列在數(shù)據(jù)表格中，并以其中一組數(shù)據(jù)為例寫出計(jì)算過程。（1）數(shù)據(jù)列表序號12345678910流量讀數(shù)f/Hz209.2190.5170.7150.9130.1114.490.570.749.931.2輸入功率/kW0.760.760.740.720.70.670.620.580.520.47泵入口真空表讀數(shù)P1/MPa0.0250.0210.0170.0130.0090.0060.00250.00080.00050.0000泵出口壓力表讀數(shù)

8、P2/MPa0.0650.10.1230.1380.1580.1710.1850.1960.2060.215水流量Q/(L/s)2.72.462.211.951.681.481.170.910.640.40入口流速 u1/(m/s)3.092.812.522.231.921.691.331.040.740.46出口流速u2/(m/s)8.277.536.745.965.144.523.582.791.971.23水的溫度24.824.724.924.924.825.125.125.125.125.1平均水溫25.0揚(yáng)程 H/m12.5315.216.6517.3418.5819.3420.08

9、20.8121.6322.4軸功率N/kW0.490.490.480.470.460.440.40.380.340.31效率 0.670.740.750.710.670.640.570.490.40.29（2）計(jì)算過程（以第1組數(shù)據(jù)為例）離心泵入口管徑 d1=33.4 mm=0.0334 m；離心泵出口管徑 d2=20.4 mm=0.0204 m；離心泵入口截面積 A1=d124=3.14×(0.0334)24=0.000876 m2離心泵出口截面積 A2=d224=3.14×(0.0204)24=0.000327 m2根據(jù)公式 =fQ（f 為渦輪流量計(jì)輸出脈沖頻率；qv為

10、流量計(jì)的流量；為渦輪流量計(jì)的儀表系數(shù)），可得流量計(jì)的流量 Q=f=209.277.4=2.70 L/s=0.0027 m3s離心泵入口流速 u1=QA1=0.00270.000876=3.09 m/s離心泵出口流速 u2=QA2=0.00270.000327=8.27 m/s25時(shí)水的密度為 水=997.05 kg/m3兩取壓口垂直高度差 Z2-Z1=320.0 mm=0.320 m揚(yáng)程 H= Z2-Z1+P2-P1g+u22-u122g=0.320+(0.065+0.025)×106997.05 ×9.8+8.272-3.0922×9.8=12.53 m軸功率

11、N=0.76 kW×65%=0.49 kW效率 =NeN=HQg1000N=HQ102N=12.53×0.0027×997.05102×0.49=0.67=67%2. 在合適的坐標(biāo)系上標(biāo)繪離心泵的 H-Q、N-Q及-Q 特性曲線，并在圖上標(biāo)出離心泵得各種性能（泵的型號、轉(zhuǎn)速和高效區(qū)）。型號：BL-6 轉(zhuǎn)速：2900 r/min 高效區(qū)：1.81 2.68 L/s（二）管路特性曲線1.將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)整理結(jié)果列在數(shù)據(jù)表格中，并以其中一組數(shù)據(jù)為例寫出計(jì)算過程。（1）數(shù)據(jù)列表序號1234567891011流量讀數(shù)f/Hz208.2198.8188.4175.9

12、163.4151.2138.4124.9112.699.987.4輸入功率/kW0.760.710.620.540.460.410.320.30.240.210.18泵入口真空表讀數(shù)P1/MPa0.0250.0230.020.0170.0150.0130.010.0080.0060.0050.003泵出口壓力表讀數(shù)P2/MPa0.0760.0720.0660.060.0550.0490.0450.0410.0360.0320.028水流量Q/(L/s)2.692.572.432.272.111.951.791.611.451.291.13入口流速 u1/(m/s)3.072.932.782.5

13、92.412.232.041.841.661.471.29出口流速u2/(m/s)8.237.857.446.956.465.975.474.934.453.953.45水的溫度24.824.724.924.924.825.125.125.125.125.125.2平均水溫25.0揚(yáng)程 H/m13.6312.7611.5610.329.328.237.266.415.494.743.97軸功率N/kW0.490.460.40.350.30.270.210.20.160.140.12效率 0.730.690.680.650.640.590.610.520.50.440.37（2）計(jì)算過程（同上，

14、略）型號：BL-6 轉(zhuǎn)速：2900 r/min 高效區(qū)：1.81 2.68 L/s2. 在合適的坐標(biāo)系上標(biāo)繪管路的 H-Q、N-Q及-Q 特性曲線，并在圖上標(biāo)出離心泵得各種性能（泵的型號、轉(zhuǎn)速和高效區(qū)）。 3. 將泵的 H-Q 特性曲線和管路的 H-Q 特性曲線畫在在同一坐標(biāo)圖上，則兩曲線的交點(diǎn)即為泵在該管的工作點(diǎn)。 六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與誤差分析（一） 實(shí)驗(yàn)結(jié)果1. 從離心泵的特性曲線可以看出：離心泵的揚(yáng)程H隨流量Q的增大而減??；軸功率N隨流量Q的增大而增大；效率 隨流量Q的增大先增大后減小，有最大值。2. 從管路的特性曲線可以看出：管路的揚(yáng)程H隨流量Q的增大而增大；軸功率N隨流量Q的增大而增大；效

15、率 隨流量Q的增大而增大。3. 離心泵在該管的工作點(diǎn)為 Q=2.54 L/s 處。（二）誤差分析1. 實(shí)驗(yàn)用的水的水溫在泵的流量變化時(shí)也會發(fā)生變化，而實(shí)驗(yàn)最后取得是溫度的平均值，這樣就會在小地方上出現(xiàn)一定的誤差。2. 真空表和壓力表的單位不是MPa就是KPa過大，而刻度分的又不細(xì)致，這樣用肉眼的讀數(shù)就會產(chǎn)生一定的系統(tǒng)誤差。3. 由于是湍流，導(dǎo)致真空表和壓力表的指針一直在波動，這樣就導(dǎo)致了一定的實(shí)驗(yàn)誤差。4. 水箱中的水都在波動，而且示數(shù)分的不細(xì)致在讀書中也產(chǎn)生了一定的誤差。七、實(shí)驗(yàn)思考與討論1. 隨著泵出口流量調(diào)節(jié)閥開度的增大，泵入口真空表讀數(shù)是減小還是增大，泵出口壓強(qiáng)表讀數(shù)是減小還是增大。為什么？答：流量增大，使泵入口真空度讀數(shù)增大。因?yàn)榱髁吭龃蠛笪牍艿淖枇υ龃螅婵斩仁侵傅陀诖髿鈮旱闹?；即絕對壓力越低，真空度越大。用出口閥門來調(diào)節(jié)流量時(shí)，壓力表是裝在泵出口與閥門之間，流量越小，出口壓力表讀數(shù)越大。因?yàn)殚y門關(guān)得小阻力大。2. 本實(shí)驗(yàn)中，為了得到較好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)流量范圍下限應(yīng)小到零，上限應(yīng)盡量大。為什么？答：流量下限為0